Validation du montage électrique

Afin de calibrer notre montage nous avons effectué des mesures de photoconduction sur une diode

en silicium (voir Figure3.24) ainsi que sur un transistor organique (voir Figure 3.25). Le graphique de

la figure3.24représente la réponse du détecteur en fonction du temps. Une seconde après le début de la

mesure l’échantillon est illuminé durant10s, puis la mesure se poursuit dans l’obscurité. En ordonnée on

a utilisé l’efficacité quantique pour donner une idée plus juste de la réponse du détecteur aux différentes

Figure 3.23 – Schéma du montage pour la mesure de la photoconduction.

longueurs d’ondes. On remarque aussi qu’il y a une réponse rapide de la photodiode (inférieure au temps

d’ouverture du shutter de la lampe), elle semble instantanée au vue de l’échelle de temps du graphique.

Dans le second cas, (figure 3.25) nous avons effectué des mesures sur un transistor organique selon

le même principe. Mais cette fois ci les dynamiques d’évolution du courant suite à une exposition à

la lumière sont très lentes (2min ne suffisent pas à atteindre le photocourant maximal). Nous allons

aborder plus en détail ce point dans la suite.

Figure3.24 – Évolution de l’efficacité quantique de la diode de silicium en fonction de la longueur d’onde

incidente. Le facteur est maximale à 675nm (d’après la documentation il doit continuer d’augmenter

jusqu’àη“0.88àλ“870nm). Le temps de montée et de descente suite à l’illumination est très court.

Comme nous avons vu avec notre montage il est possible de mesurer le courant à l’aide de

l’oscil-loscope ou de l’Agilent. En revanche, étant donné que les nos photodétecteurs ont un faible courant

d’obscurité et un temps de retour à l’état initial qui peux durer plus d’une heure, nous avons choisi

d’utiliser principalement le SMU Agilent. Nous avons effectué des mesures sur un transistor organique.

Le P3HT est la molécule organique qui fait office de semiconducteur, l’échantillon est composé de deux

électrodes d’or disposées en cercles concentriques, l’une étant la source et l’autre le drain. La tension de

Figure 3.25 – a. Schéma en tranche d’un transistor organique. La SiO

isole la grille du reste de

l’échantillon. Les électrodes sont disposées à la surface du semiconducteur. b. Réponses temporelles à

différentes longueurs d’onde. Le maximum de réponse est obtenu à450nm.

grille est appliquée à travers un substrat de silicium dopé p+ et le P3HT est séparé de la grille par un

isolant : une couche deSiO

avec un film fin d’alumine au dessus (voir Figure3.25).

Les mesures de photoconduction ont été réalisées sous une tensionV

“ ´1V etV

“1V. Les résultats

indiquent que la réponse la plus importante est obtenue sous une illumination à 450nm.

Ces mesures nous ont permis de valider le montage électrique. Dans le chapitre "Photoconduction",

nous effectuerons ce type de mesures sur des photodétecteurs à base de nanofil de ZnO et de CdSe. Voilà

qui clôture le chapitre sur la nanofabrication et les systèmes de mesure. Dans les prochains chapitres

nous allons étudier les résultats expérimentaux obtenus à partir de ces montages.

3.5 Résumé du chapitre

Dans ce chapitre nous avons présenté les étapes de la réalisation des photodétecteurs. Nous avons

vu les montages expérimentaux qui nous seront utiles pour les caractérisations optiques et électriques.

La croissance des nanofils a été réalisée par MOCVD et par électrodéposition. Ces fils ont été contactés

par des électrodes métalliques réalisées par lithographie électronique. C’est une méthode de fabrication

en plusieurs étapes, qui nécessite d’utiliser une résine électrosensible (du PMMA dans notre cas) et

de l’insoler avec un faisceau d’électrons. La résine insolée est ensuite enlevée et on dépose à la place

du titane et de l’or qui forment les électrodes métalliques. Nous avons aussi effectué de la RIE et des

recuits sur des contacts. Ces étapes sont cruciales pour obtenir des contacts ohmiques peu résistifs, et

ainsi contribuer à améliorer les caractéristiques du photodétecteur.

Pour caractériser nos photodétecteurs nous avons utilisé des montages optiques (photoluminescence et

temps de vie à basse température). Pour tester le matériel, nous avons réalisé des mesures sur un

échan-tillon en couche mince de GaAs.

De la même manière nous avons présenté l’équipement nous servant à réaliser les mesures de

photocon-duction et pour nous assurer de la bonne calibration du montage nous avons réalisé des mesures sur des

échantillons test (diode de silicium et transistor à base de semiconducteur organique en couche mince).

Spectroscopie du ZnO

Introduction

Au cours de ce chapitre nous allons aborder les mesures optiques. Elles nous offrent des informations

complémentaires sur les propriétés du ZnO. Dans un premier temps nous avons réalisé nos mesures sur

des couches minces de différentes épaisseurs. En faisant les mesures, nous avons observé des différences

de comportement en fonction du substrat utilisé pour la croissance des échantillons. Les pics de

pho-toluminescence et les temps de vie ont mis en avant des disparités que l’on peut relier à l’orientation

cristallographique du substrat de saphir utilisé. Par la suite, nous avons réalisé les mêmes mesures sur

des nanofils de ZnO. Elles nous montrent un spectre de photoluminescence riche et assez proche de ce

que nous avions obtenu pour les couches minces. Enfin, dans l’objectif d’enquêter sur la nature des

impu-retés présentes dans la structure du ZnO nous avons réalisé des mesures par résonance paramagnétique

électronique. Ces mesures nous permettent de mieux connaître notre matériau. Nous avons également

regardé d’autres semiconducteurs, mais le ZnO s’est révélé être le meilleur lors de la photoconduction

(voir le chapitre "Photoconduction").

4.1 Photoluminescence